Hvordan et nøgleprotein øger hukommelsen og lærer i den voksne hjerne
Et protein, der spiller en nøglerolle i den tidlige neurale udvikling, er også afgørende for læring og hukommelse i den voksne hjerne.
Proteinet, kaldet netrin, styrker forbindelserne mellem hjerneceller.
Dette er ifølge nyere forskning ledet af Montreal Neurological Institute and Hospital (The Neuro), et undervisnings- og forskningsinstitut ved McGill University i Canada.
Forskere vidste allerede, at netrin er afgørende for udviklingen af den embryonale og spædbarnshjernen, hvor det hjælper med at skabe forbindelser mellem hjerneceller eller neuroner.
Den nylige forskning afslører, at proteinet også styrker disse neurale forbindelser eller synapser i den voksne hjernes hippocampus, et område der er involveret i hukommelse og læring.
Journalen Cellerapporter for nylig offentliggjorde en artikel om undersøgelsen, som holdet udførte på celler fra hjerner, der udvikler sig og hos voksne rotter.
”Det var et mysterium,” kommenterer seniorforfatter Dr. Timothy E. Kennedy, der driver et forskningslaboratorium på The Neuro, “hvorfor neuroner fortsætter med at lave netrin i den voksne hjerne, efter at alle forbindelser allerede var blevet lavet i barndommen.”
Molekylnøgle til styrkelse af synaps
Ifølge Dr. Kennedy så forskerne, at en neuron frigiver netrin, når den bliver aktiv. Proteinet styrker forbindelsen til en tilstødende neuron ved at signalere de to neuroner om at "gøre synapsen stærkere."
Den nylige undersøgelse følger et langt arbejde, der startede for næsten 7 årtier siden, da Donald Hebb, en psykologprofessor ved McGill University, foreslog sine ideer om, hvordan hjernen lærer og skaber minder.
Det, der senere fik titlen Hebbian Theory, havde til formål at forklare, hvordan neurale kredsløb udvikler sig som et resultat af erfaring.
Hebb fastholdt, at styrken eller svagheden ved synaptiske forbindelser afhænger af, hvor ofte de bruges: jo mere de bruges, jo stærkere og hurtigere bliver de.
I sin bog fra 1949 Organisationen af adfærd: En neuropsykologisk teori, han beskrev, hvordan han forestillede sig processen med styrkelse af synaps. Når en neuron er tæt nok på en anden og fortsætter med at skyde den, "finder en eller anden vækstproces eller metabolisk ændring sted i den ene eller begge celler."
"Vi siger," forklarer Dr. Kennedy, "at denne nye molekylære mekanisme, som vi opdagede 69 år senere, er central for denne teori."
Synaptiske ændringer ligger til grund for hukommelse, læring
Det var offentliggørelsen i 1957 af et banebrydende papir af Brenda Milner, der afsluttede en doktorgrad ved The Neuro under Hebbs tilsyn, der introducerede ideen om, at hjernens hippocampus spiller en afgørende rolle i nogle typer hukommelse og læring.
”Hvis du koger det ned til et molekyle,” fortsætter Dr. Kennedy, “er den regulerede frigivelse af netrin afgørende for den slags synaptiske ændringer, der ligger til grund for de ændringer i neuronen, der er involveret i læring og hukommelse, hvilket var hvad Milner var taler om."
Han og hans kolleger bemærkede også, at netrin skal frigives til "ekstracellulært rum" for at styrke synapserne.
Dette fik dem til at undre sig over, hvilke yderligere muligheder for at interagere med andre neuroner dette kan give.
Genundersøgelser har impliceret netrin-involvering i sygdomme, der ødelægger hjernevæv, herunder amyotrof lateral sklerose, Parkinsons sygdom og Alzheimers sygdom. Disse har dog ikke identificeret nogen underliggende mekanismer.
'Tidligere uopdaget mål'
Samlet set fremmer arbejdet markant vores forståelse af, hvordan hjernen danner og gemmer minder, siger holdet.
Det "tilbyder også et nyt, tidligere uopdaget mål for sygdomme, der påvirker hukommelsesfunktionen," siger forskerforfatter Stephen Glasgow, en forskningsassistent hos The Neuro.
Dr. Kennedy antyder, at en ideel måde at bevare hukommelsesfunktionen på er at have lægemidler, der er målrettet mod molekylær aktivitet ved synapser.
Nylige undersøgelser af den voksne hjerne har afsløret mange inaktive synaptiske forbindelser. Der er ikke noget galt med dem - de er bare ”slukket, som pærer,” forklarer han.
Han spekulerer i, at der måske er "et reservoir af synapser, der kan bruges til at ændre styrken af forbindelser mellem neuroner."
Hvis det viser sig at være tilfældet, mener han og hans kolleger, at de har "fundet en molekylær mekanisme til at aktivere disse synapser."
Med sådanne ideer i tankerne planlægger de nu at finde ud af, hvad der sker med neuroner, når de forsyner eller fratager dem netrin.
"Vi har identificeret et kæmpe mål for stoffer."
Dr. Timothy E. Kennedy
